CN115675400A - 用于控制车辆的制动和/或牵引的方法 - Google Patents

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CN115675400A CN202210862743.4A CN202210862743A CN115675400A CN 115675400 A CN115675400 A CN 115675400A CN 202210862743 A CN202210862743 A CN 202210862743A CN 115675400 A CN115675400 A CN 115675400A
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Abstract

本发明涉及用于控制车辆的制动和/或牵引的方法，所述车辆包括车轮轮胎，车轮轮胎设置有传感器，该传感器被配置成收集车轮轮胎上的车轮参数，以根据直接在车轮轮胎上收集的车轮参数来测量或估算滑移测量或估算，车辆还包括车辆控制单元、制动控制单元以及牵引控制单元，该方法包括以下步骤：由车辆控制单元基于车辆状态参数来确定期望滑移值，该期望滑移值被传送到制动控制单元和牵引控制单元；根据由传感器在车轮轮胎上收集的车轮参数来测量或估算滑移测量或估算，该滑移测量或估算被传送到制动控制单元和/或牵引控制单元；由制动控制单元和牵引控制单元基于期望滑移值和滑移测量或估算来控制车轮滑移。

Description

用于控制车辆的制动和/或牵引的方法
技术领域
本发明涉及车辆的制动和/或牵引控制的领域。
背景技术
目前，滑移控制算法具有不直接控制滑移的间接闭合回路。
需要进一步优化滑移，以利用轮胎在车辆的制动或牵引控制中的最大潜力。
在铰接式车辆中，需要先进的滑移控制以通过优化每一个车轴(包括挂车)上的滑移来控制整个车辆，从而以最大的可能速率减速并且同时保持车辆的稳定性。
发明内容
为此，本发明提供一种用于控制车辆的制动和/或牵引的方法，所述车辆包括车轮轮胎，所述车辆的至少一个车轮轮胎设置有传感器，所述传感器被配置成收集所述至少一个车轮轮胎上的车轮参数，以根据直接在所述至少一个车轮轮胎上收集的所述车轮参数来测量或估算滑移测量或估算，所述车辆还包括车辆控制单元、制动控制单元以及牵引控制单元，所述方法包括以下步骤：
-由所述车辆控制单元基于车辆状态参数来确定期望滑移值，所述期望滑移值被传送到所述制动控制单元和所述牵引控制单元；
-根据由所述传感器在所述至少一个车轮轮胎上收集的车轮参数来测量或估算滑移测量或估算，所述滑移测量或估算被传送到所述制动控制单元和/或所述牵引控制单元；
-由所述制动控制单元和所述牵引控制单元基于所述期望滑移值和所述滑移测量或估算来控制车轮滑移。
根据这些规定，车辆具有对车轮滑移率和滑移角的实时直接且精确的控制，并且因此车辆被配置成使用来自轮胎的峰值纵向力和横向力。
根据实施例，本发明以单独或在技术上兼容的任何组合的形式包括以下特征中的一个或多个。
根据实施例，所述期望滑移值包括期望滑移率值和期望滑移角值，并且所述滑移测量或估算包括滑移率和滑移角。
根据实施例，所述车辆是电动车辆，所述电动车辆还包括马达控制单元，所述马达控制单元被配置成测量或估算车轮速度测量或估算，所述方法还包括以下步骤：
-由所述马达控制单元基于马达速度传感器来测量或估算车轮速度测量或估算；
并且其中，在所述控制步骤中由所述制动控制单元和/或所述牵引控制单元基于车轮端部马达、所述期望滑移值、所述滑移测量或估算以及所述车轮速度测量或估算来控制所述车轮滑移。
根据实施例，所述车辆包括拖车和挂车，所述方法应用于所述挂车，其中，在所述控制步骤中由所述挂车的制动控制单元来控制挂车车轮滑移。
根据实施例，所述车辆包括拖车和挂车，所述方法应用于所述拖车，其中，在所述控制步骤中由拖车制动控制单元来控制拖车车轮滑移。
根据实施例，所述方法应用于所述拖车和所述挂车，其中，在所述控制步骤中分别由所述拖车制动控制单元和所述挂车制动控制单元来控制拖车车轮滑移和挂车车轮滑移。
根据实施例，所述车辆包括拖车和挂车，所述方法应用于所述拖车，其中，在所述控制步骤中由拖车牵引控制单元来控制拖车车轮滑移。
根据实施例，所述方法应用于所述拖车和所述挂车，其中，在所述控制步骤中分别由所述拖车牵引控制单元和所述挂车制动控制单元来控制拖车车轮滑移和挂车车轮滑移。
根据实施例，所述车辆包括拖车和挂车，所述方法应用于所述拖车，其中，在所述控制步骤中由所述拖车牵引控制单元和所述拖车制动控制单元来控制拖车车轮滑移。
根据实施例，所述方法应用于所述拖车和所述挂车，其中，在所述控制步骤中由所述拖车牵引控制单元和所述拖车制动控制单元来控制所述拖车车轮滑移，并且在所述控制步骤中由所述挂车制动控制单元来控制所述挂车车轮滑移。
根据实施例，所述车辆包括：挂车，所述挂车包括挂车车轮，至少一个挂车车轮轮胎设置有传感器，所述传感器被配置成收集所述至少一个挂车车轮轮胎上的挂车车轮参数，以测量或估算挂车车轮滑移测量或估算；以及拖车，所述拖车包括拖车车轮，至少一个拖车车轮轮胎设置有另一个传感器，所述另一个传感器被配置成收集所述至少一个拖车车轮轮胎上的拖车车轮参数，以测量或估算拖车车轮滑移测量或估算，并且其中，所述制动控制单元包括挂车制动控制单元和拖车制动控制单元，并且其中，所述车辆状态参数包括挂车车辆状态参数和拖车车辆状态参数，并且其中，所述期望滑移值包括挂车期望滑移值和拖车期望滑移值，并且其中，所述滑移测量或估算包括所述挂车车轮滑移测量或估算和所述拖车车轮滑移测量或估算，并且其中，所述车轮滑移包括挂车车轮滑移和拖车车轮滑移，所述挂车车轮滑移由所述挂车制动控制单元基于所述挂车期望滑移值和所述挂车滑移测量或估算来控制，并且所述拖车车轮滑移由所述拖车制动控制单元和所述牵引控制单元基于所述拖车期望滑移值和所述拖车滑移测量或估算来控制。
附图说明
本发明的前述和其它的目的、特征、方面和优点将从以下实施例的详细描述中变得显而易见，这些实施例通过参考附图以说明性而非限制性的方式给出，在附图中相同的附图标记指代相似的元件或具有相似功能的元件，并且在附图中：
[图1]是用于传统车辆的根据本发明的实施例的车轮滑移控制回路的示意性视图。
[图2]是用于电动车辆的根据本发明的实施例的车轮滑移控制回路的示意性视图。
[图3]是根据本发明的实施例的方法的步骤的示意性视图。
[图4]是可以由轮胎上的传感器收集的不同车轮参数的视图。
具体实施方式
本发明首先涉及车辆的智能轮胎1，每一个智能轮胎1提供在这种特定车轮端部上的滑移信息或者滑移测量或估算SME。智能轮胎是设置有传感器2的车轮轮胎，该传感器被配置成收集车轮轮胎上的不同车轮参数WP，诸如滑移测量或估算SME。
参考图4，车轮参数WP可以是以下项中的至少一个：负载Fz、滚动半径、纵向力Fx、纵向滑移率SR、横向力Fy、滑移角SA、滑移率、轮胎磨损；在方向Fx上移动的情况下，这些车轮参数WP在轮胎与道路的接触点C处由传感器2感测，同时轮胎在车轮指向方向D上移动，并且车辆在方向D'上移动，从而与轮胎移动方向D形成转向角γ。
由轮胎生成纵向力Fx，以用于牵引和制动。由于车轮航向与车轮指向方向之间的滑移角SA，因此由轮胎生成横向力Fy。
滑移率SR由以下公式定义：
[数学公式1]
Figure BDA0003757287720000051
该公式适用于制动，并且用于牵引的滑移率如下：
[数学公式2]
Figure BDA0003757287720000052
例如，当车轮自由滚动时，滑移率为0％，而当车轮通过制动而锁定时或者当车轮完全滑移时，滑移率为100％，车辆正在被牵引。
为了改进停车距离，应当控制滑移率以利用最大纵向力。同时，为了稳定性和车辆操纵或防止弯折，车辆应当生成足够的横向力，以使车辆在稳定状态下转向。因此，对于铰接式车辆来说有益的是，除了具有与性能有关的控制(如停车距离)之外，还具有来自轮胎传感器2的直接估算，以开发控制算法，从而控制稳定性并且防止弯折，其中拖车轮胎1和挂车轮胎1被独立地感测和控制。
这将需要精确地控制滑移率SR和滑移角SA，其中来自拖车和挂车轮胎传感器2的直接反馈提供车轮参数WP，以测量或估算滑移测量或估算SME，包括滑移率SR和滑移角SA。例如，如果车轮参数包括由轮胎上的传感器2直接收集的滑移角和滑移率，则滑移测量或估算SME是由轮胎上的传感器2直接测量的结果。如果传感器2不直接提供滑移角和滑移率，则可以使用力和半径来估算扭矩，并且根据该扭矩估算来估算车轮的减速度和速度，这将进一步用于根据数学公式1或数学公式2估算滑移率；本领域技术人员将理解，也可以使用从由传感器2直接提供的车轮参数中的至少一个开始的任何其它用于滑移估算或预测的方法。在任何情况下，直接测量滑移测量SME或根据直接测量的车轮参数WP来估算滑移估算SME将有益于通过制动控制单元BCU和/或通过牵引控制单元TCU基于滑移测量或估算SME进行的车轮滑移WS控制的精确度。此外，车辆包括车辆控制单元VCU，该车辆控制单元VCU基于车辆状态参数VSP实现车辆动力学模型，该车辆控制单元VCU被配置成控制制动控制单元BCU和牵引控制单元TCU。
根据图1所示的本发明的实施例，用于传统车辆的制动和/或牵引控制方法100包括：收集102滑移测量或估算SME，该滑移测量或估算SME从车轮参数WP中直接测量或估算，该车轮参数WP由放置在轮胎1上的传感器2直接在车轮轮胎1上收集；滑移测量或估算SME作为反馈被提供给制动控制单元BCU和/或牵引控制单元TCU，以基于该滑移测量或估算SME并且基于由车辆控制单元VCU确定101的期望滑移值DSV来控制103车轮滑移WS；对期望滑移值DSV的确定101是基于车辆状态参数VSP并且基于车辆动力学模型，该车辆动力学模型涉及车辆动力学、轮胎动力学以及诸如路面的环境动力学。一个新颖之处在于控制每一个车轮端部的车轮滑移WS以确保车辆稳定，并且在利用轮胎1的峰值纵向力和横向力的同时在拖车和挂车组合中不存在弯折。另一个新颖之处在于用于牵引改进范围。
特别地，当车辆包括拖车和挂车时，可以在拖车或挂车或者在拖车和挂车这两者上实现该方法的不同应用组合。
作为示例，该方法可以应用于挂车，其中，在控制103步骤中由挂车的制动控制单元BCU来控制挂车车轮滑移WS；或者，该方法可以应用于拖车，其中，在控制103步骤中由拖车制动控制单元BCU来控制拖车车轮滑移WS。
更特别地，该方法可以应用于拖车和挂车，其中，在控制103步骤中分别由拖车制动控制单元BCU和挂车制动控制单元BCU来控制拖车车轮滑移WS和挂车车轮滑移WS。
又特别地，该方法可以应用于拖车，其中，在控制103步骤中由拖车牵引控制单元TCU来控制拖车车轮滑移WS；或者，该方法可以应用于拖车和挂车，其中，在控制103步骤中分别由拖车牵引控制单元TCU和挂车制动控制单元BCU来控制拖车车轮滑移WS和挂车车轮滑移WS。
在另一个示例中，该方法可以应用于拖车，其中，在控制103步骤中由拖车牵引控制单元TCU和拖车制动控制单元BCU来控制拖车车轮滑移WS；或者，该方法可以应用于拖车和挂车，其中，在控制103步骤中由拖车牵引控制单元TCU和拖车制动控制单元TCU来控制拖车车轮滑移WS，并且在控制103步骤中由挂车制动控制单元BCU来控制挂车车轮滑移WS。
特别地，期望滑移值DSV包括期望滑移率DSR值和期望滑移角DSA值，并且滑移测量或估算SME包括滑移率SR测量和滑移角SA测量。
基于被控制的车轮滑移WS，牵引系统TS在车轮上生成适当的驱动扭矩DT，或者制动系统生成适当的制动扭矩BT。
在传统车辆和电动车辆中，车轮速度在电动车辆中比在传统车辆中被更精确地控制，这是因为马达速度与电动马达中的电压和电流非常线性相关。此外，在电动车辆中，可以使用马达速度传感器，并且可以控制车轮端部马达。
因此，图2中所示的用于电动车辆的根据本发明的特定实施例的制动控制和/或牵引方法100还可以包括以下步骤：收集102bis由马达速度传感器MSS提供的车轮速度测量或估算WSM，该马达速度传感器MSS是电动车辆的马达M的一部分。马达控制单元MCU被配置成控制马达M和车轮端部马达WEM，并且基于车轮速度测量或估算WSM来控制车轮速度。在控制103车轮滑移WS的步骤中，车轮滑移WS由制动控制单元BCU和/或牵引控制单元TCU基于车轮端部马达WEM、期望滑移值DSV、滑移测量或估算SME以及车轮速度测量或估算WSM来控制。因此，结合智能轮胎和再生制动，再生制动策略能够在高速下进行优化，以确保我们使用轮胎的最大制动力。

Claims (10)

1.用于控制车辆的制动和/或牵引的方法(100)，所述车辆包括车轮轮胎，所述车辆的至少一个车轮轮胎(1)设置有传感器(2)，所述传感器(2)被配置成收集所述至少一个车轮轮胎(1)上的车轮参数(WP)，以根据直接在所述至少一个车轮轮胎(1)上收集的所述车轮参数(WP)来测量或估算滑移测量或估算(SME)，所述车辆还包括车辆控制单元(VCU)、制动控制单元(BCU)以及牵引控制单元(TCU)，所述方法包括以下步骤：
-由所述车辆控制单元基于车辆状态参数(VSP)来确定(101)期望滑移值(DSV)，所述期望滑移值被传送到所述制动控制单元和所述牵引控制单元；
-根据由所述传感器(2)在所述至少一个车轮轮胎上收集的车轮参数(WP)来测量或估算(102)滑移测量或估算(SME)，所述滑移测量或估算(SME)被传送到所述制动控制单元(BCU)和/或所述牵引控制单元(TCU)；
-由所述制动控制单元(BCU)和/或所述牵引控制单元(TCU)基于所述期望滑移值(DSV)和所述滑移测量或估算(SME)来控制(103)车轮滑移(WS)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述车辆是电动车辆，所述电动车辆还包括马达控制单元(MCU)，所述马达控制单元(MCU)被配置成测量或估算车轮速度测量或估算(WSM)，所述方法还包括以下步骤：
-由所述马达控制单元(MCU)基于马达速度传感器(MSS)来测量或估算(102bis)车轮速度测量或估算(WSM)；
并且其中，在所述控制(103)步骤中，由所述制动控制单元(BCU)和/或所述牵引控制单元(TCU)基于车轮端部马达(WEM)、所述期望滑移值(DSV)、所述滑移测量或估算(SME)以及所述车轮速度测量或估算(WSM)来控制所述车轮滑移(WS)。
3.根据权利要求1或2中的任一项所述的方法(100)，其中，所述车辆包括拖车和挂车，所述方法应用于所述挂车，其中，在所述控制(103)步骤中由所述挂车的制动控制单元(BCU)来控制挂车车轮滑移(WS)。
4.根据权利要求1或2中的任一项所述的方法(100)，其中，所述车辆包括拖车和挂车，所述方法应用于所述拖车，其中，在所述控制(103)步骤中由拖车制动控制单元(BCU)来控制拖车车轮滑移(WS)。
5.根据前述权利要求所述的方法(100)，所述方法应用于所述拖车和所述挂车，其中，在所述控制(103)步骤中分别由所述拖车制动控制单元(BCU)和所述挂车制动控制单元(BCU)来控制拖车车轮滑移(WS)和挂车车轮滑移(WS)。
6.根据权利要求1或2中的任一项所述的方法(100)，其中，所述车辆包括拖车和挂车，所述方法应用于所述拖车，其中，在所述控制(103)步骤中由拖车牵引控制单元(TCU)来控制拖车车轮滑移(WS)。
7.根据前述权利要求所述的方法(100)，所述方法应用于所述拖车和所述挂车，其中，在所述控制(103)步骤中分别由所述拖车牵引控制单元(TCU)和所述挂车制动控制单元(BCU)来控制拖车车轮滑移(WS)和挂车车轮滑移(WS)。
8.根据权利要求1或2中的任一项所述的方法(100)，其中，所述车辆包括拖车和挂车，所述方法应用于所述拖车，其中，在所述控制(103)步骤中由所述拖车牵引控制单元(TCU)和所述拖车制动控制单元(BCU)来控制拖车车轮滑移(WS)。
9.根据前述权利要求所述的方法(100)，所述方法应用于所述拖车和所述挂车，其中，在所述控制(103)步骤中由所述拖车牵引控制单元(TCU)和所述拖车制动控制单元(TCU)来控制拖车车轮滑移(WS)，并且在所述控制(103)步骤中由所述挂车制动控制单元(BCU)来控制挂车车轮滑移(WS)。
10.根据权利要求1或2中的任一项所述的方法(100)，其中，所述车辆包括：挂车，所述挂车包括挂车车轮(1)，至少一个挂车车轮轮胎设置有传感器(2)，所述传感器(2)被配置成收集所述至少一个挂车车轮轮胎上的挂车车轮参数(WP)，以测量或估算挂车车轮滑移测量或估算(SME)；以及拖车，所述拖车包括拖车车轮(1)，至少一个拖车车轮轮胎设置有另一个传感器(2)，所述另一个传感器(2)被配置成收集所述至少一个拖车车轮轮胎上的拖车车轮参数(WP)，以测量或估算拖车车轮滑移测量或估算(SME)，并且其中，所述制动控制单元(BCU)包括挂车制动控制单元(BCU)和拖车制动控制单元(BCU)，并且其中，所述车辆状态参数(VSP)包括挂车车辆状态参数(VSP)和拖车车辆状态参数(VSP)，并且其中，所述期望滑移值(DSV)包括挂车期望滑移值(DSV)和拖车期望滑移值(DSV)，并且其中，所述滑移测量或估算(SME)包括所述挂车车轮滑移测量或估算(SME)和所述拖车车轮滑移测量或估算(SME)，并且其中，所述车轮滑移(WS)包括挂车车轮滑移(WS)和拖车车轮滑移(WS)，所述挂车车轮滑移(WS)由所述挂车制动控制单元(BCU)基于所述挂车期望滑移值(DSV)和所述挂车滑移测量或估算(SME)来控制，并且所述拖车车轮滑移(WS)由所述拖车制动控制单元(BCU)和所述牵引控制单元(TCU)基于所述拖车期望滑移值(DSV)和所述拖车滑移测量或估算(SME)来控制。
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